Ferramentas de corte para aço inoxidável: como escolher pastilhas de metal duro, fresas e brocas

Os aços inoxidáveis variam em maquinabilidade, sendo necessárias ferramentas e condições de corte adequadas para gerir o desgaste, o calor e as aparas. Este guia explica como selecionar pastilhas, fresas de topo e brocas para o material, a operação e a máquina em causa.

O comportamento do aço inoxidável na maquinagem depende da família da liga, do estado do material e da operação. O encruamento, a adesão, a transferência de calor e a formação de aparas podem influenciar o desgaste; utilize recomendações para a qualidade específica em vez de tratar todos os aços inoxidáveis da mesma forma.

O encruamento varia com o grau e o estado do aço inoxidável e pode ser agravado pelo atrito ou por condições de corte inadequadas. Utilize uma aresta afiada e uma carga de apara adequadas e evite permanências desnecessárias no corte. Selecione a profundidade de corte e a estratégia de entrada dentro dos limites da ferramenta e da montagem, em vez de aplicar uma regra universal de corte profundo.

Muitos aços inoxidáveis, especialmente os graus austeníticos, combinam elevada tenacidade com tendência para a adesão e dificuldades no controlo das aparas. Estas propriedades variam com o grau e o estado; escolha a geometria e os parâmetros para o material real.

A maquinabilidade varia com a qualidade do aço inoxidável e o estado do material. Os valores das propriedades físicas, por si só, não fornecem uma classificação de maquinabilidade nem determinam a ferramenta correta.

O 303 é um grau austenítico de fácil maquinação cujas adições de enxofre melhoram a maquinabilidade e a quebra de aparas em relação a muitos graus austeníticos convencionais. Selecione-o apenas se a resistência à corrosão, as propriedades mecânicas e a aptidão para fabrico cumprirem a especificação da peça.

O 304 é um aço inoxidável austenítico amplamente utilizado. Comparado com o 303 de maquinabilidade melhorada, o 304 padrão apresenta geralmente maiores desafios de controlo das aparas e maquinagem; as adições de enxofre no 303 explicam uma parte importante dessa diferença. Utilize geometria de corte e carga de apara adequadas e evite atrito ou paragens desnecessárias, em vez de depender de uma instrução para aplicar pressão constante.

O 316 contém molibdénio para melhorar a resistência a determinadas formas de corrosão. A maquinabilidade e o desgaste da ferramenta dependem do estado do material, das ferramentas e das condições de corte; um desgaste mais rápido do que no 304 não é garantido em todas as comparações.

O 17-4 PH é um aço inoxidável endurecível por precipitação. O seu comportamento na maquinagem depende do estado de fornecimento e do tratamento posterior de envelhecimento. Confirme o estado do material, a dureza e a sequência de maquinagem necessária, selecionando depois as ferramentas e os dados de corte em conformidade; o tratamento térmico não impõe uma exigência universal de uma qualidade especial de metal duro.

O aço inoxidável duplex tem uma microestrutura ferrítica-austenítica; não é simplesmente uma mistura de dois aços. A sua resistência e o comportamento na maquinação exigem ferramentas adequadas, apoio rígido e dados de corte específicos do grau, em vez de uma instrução vaga para utilizar sempre velocidade baixa.

As pastilhas de metal duro oferecem dureza a quente e resistência ao desgaste para muitas operações produtivas em aço inoxidável. As ferramentas de HSS e de HSS ligado com cobalto também servem aplicações adequadas. Escolha o material da ferramenta segundo a operação, a máquina e os requisitos de qualidade, em vez de pressupor que o metal duro é sempre superior.

ISO M é um grupo de aplicações habitualmente associado aos aços inoxidáveis, não uma classe universal de pastilha. Verifique a recomendação do fornecedor para a família de inoxidável, o estado e a operação específicos; alguns graus ferríticos ou martensíticos podem ter uma classificação diferente nos guias de maquinação.

Uma geometria de corte positiva adequada pode reduzir as forças de corte, mas também é necessário considerar a resistência da aresta e a estabilidade. Selecione o ângulo de ataque, a preparação da aresta e o quebra-aparas para o material e o intervalo de avanço e profundidade. O ângulo de ataque, por si só, não garante a quebra de aparas nem a prevenção do encruamento.

Um revestimento adequado pode melhorar a resistência ao desgaste, mas o desempenho também depende do substrato, da preparação da aresta, da peça e das condições de corte.

Os revestimentos do tipo TiAlN são utilizados em diversas aplicações de corte. Verifique a recomendação do fornecedor para a qualidade de aço inoxidável, a operação e a estratégia de arrefecimento, em vez de considerar o nome do revestimento uma garantia de adequação.

Os revestimentos do tipo AlTiN podem proporcionar dureza a quente e resistência à oxidação úteis em aplicações adequadas. Não os descreva simplesmente como ficando mais duros sempre que a temperatura aumenta; o desempenho depende do sistema de revestimento e das condições de funcionamento.

PVD (deposição física em fase de vapor) e os sistemas de revestimento CVD são ambos utilizados em qualidades de corte para aço inoxidável. O PVD pode ser adequado para preparações da aresta que exigem revestimentos finos, mas a seleção depende da operação e da qualidade, sem uma preferência universal.

Uma geometria de corte positiva adequada pode reduzir os esforços e beneficiar peças esbeltas ou paredes finas. Selecione a geometria completa da pastilha e do porta-ferramentas para a resistência da aresta e o controlo das aparas exigidos; o ângulo de folga positivo da pastilha, por si só, não define o ângulo de ataque efetivo nem garante uma temperatura de corte inferior.

As pastilhas negativas podem proporcionar um apoio robusto da aresta em desenhos adequados, mas a sua geometria de corte efetiva também depende do quebra-aparas e do porta-ferramentas. Para desbaste, selecione a qualidade, a geometria, o avanço e a profundidade de corte dentro dos limites da máquina e da fixação, em vez de assumir que todas as pastilhas negativas são mais resistentes.

Para fresar aço inoxidável, adapte a fresa e as condições de corte à liga, ao envolvimento, à evacuação das aparas e à rigidez da montagem. Controle a vibração regenerativa e o calor através do processo completo, em vez de esperar que a ferramenta tolere uma montagem instável.

Selecione o número de canais em função do envolvimento de corte, do espaço disponível para as aparas, do material e da capacidade da máquina. Mais canais podem permitir um avanço da mesa superior com um avanço por dente adequado, mas reduzir o espaço para as aparas na abertura de ranhuras ou com um envolvimento elevado. Uma hélice ou um passo variável pode ajudar a reduzir a vibração regenerativa em condições adequadas, mas não elimina as vibrações em todas as montagens.

A fresagem concordante é frequentemente preferida numa máquina com controlo adequado e compensação de folga. No contacto de corte, o avanço da peça relativamente à fresa tem o mesmo sentido que o movimento tangencial desta; na fresagem periférica, a apara começa geralmente espessa e torna-se mais fina. Selecione a estratégia em função da montagem e do estado da superfície, em vez de prometer sempre menos calor ou uma maior vida útil da fresa de topo.

As estratégias trocoidais utilizam trajetórias curvas progressivas para controlar o envolvimento radial. Podem permitir um maior envolvimento axial quando o comprimento de corte, a rigidez e a evacuação das aparas o permitem. A redução do custo por ciclo ou do desgaste deve ser verificada; todo o comprimento dos canais não é automaticamente utilizável.

A furação de aço inoxidável exige atenção à evacuação das aparas, à alimentação de fluido de corte, ao alinhamento e às condições de corte. O método adequado depende do diâmetro e da profundidade do furo, do desenho da broca e do estado do material; a furação não é necessariamente a operação mais difícil em todos os trabalhos.

Brocas adequadas de HSS e de HSS ligado com cobalto podem maquinar aço inoxidável; a fusão não é um modo de falha característico normal. As brocas de metal duro oferecem maior rigidez e capacidade produtiva em montagens adequadas, mas exigem alinhamento, apoio e dados de corte apropriados. Diagnostique o desgaste, a sobrecarga ou a acumulação de aparas antes de selecionar uma ferramenta de substituição.

Selecione a geometria da ponta, o adelgaçamento da alma, os canais e a qualidade em função do aço inoxidável, do diâmetro e da profundidade do furo. O ângulo da ponta, por si só, não garante a autocentragem, e uma alma mais espessa pode aumentar o esforço axial se a geometria não for adequada. Siga as recomendações de entrada e corte do fornecedor.

Para a furação de furos profundos, as ferramentas com refrigeração interna podem melhorar a alimentação da zona de corte e a remoção das aparas quando utilizadas com a pressão e o caudal especificados. Os requisitos dependem da broca e da profundidade; utilize o processo completo do fornecedor em vez de assumir que qualquer outro método terá de falhar.

Cada operação exige uma atenção ligeiramente diferente para ser bem-sucedida.

Para torneamento, selecione um quebra-aparas cuja gama recomendada de avanço e profundidade de corte corresponda à operação e ao material. Se as aparas continuarem longas ou emaranhadas, reveja a geometria, o envolvimento, os dados de corte e a alimentação de fluido dentro dos limites da ferramenta e da montagem. Não aumente o avanço indiscriminadamente e pare a máquina antes de retirar as aparas acumuladas.

Evite paragens e atrito desnecessários durante a maquinagem de aço inoxidável. O grau de encruamento depende da qualidade, do contacto e das condições de corte; não é uma consequência instantânea de cada pausa. Controle adequadamente a entrada, a saída e a carga de apara.

Selecione a furação contínua ou um ciclo de furação por incrementos em função da broca, da profundidade, do material e da alimentação de fluido de corte. A retração não endurece, por si só, o fundo do furo. Se esse ciclo for especificado, utilize o afastamento e o movimento de reentrada recomendados; não force a broca a retomar o corte.

Obtenha junto do fornecedor os parâmetros iniciais para a ferramenta, o estado do material, o diâmetro e a operação em causa. Durante os ajustes controlados, monitorize a carga, o desgaste, o controlo das aparas e a qualidade medida da peça; o som, por si só, não é um critério de afinação suficiente.

Para tornear 304 ou 316, selecione a velocidade de corte a partir dos dados de aplicação da qualidade escolhida. Diagnostique o mecanismo de desgaste e a montagem antes de alterar a velocidade; um único intervalo de SFM não abrange todas as pastilhas e operações.

Na fresagem, selecione o avanço por dente em função do diâmetro da fresa, da geometria da aresta, do material e do envolvimento radial. Quando adequado, aplique correções para o adelgaçamento da apara segundo o método do fornecedor, em vez de um intervalo universal em polegadas por dente.

Selecione as profundidades de desbaste e acabamento dentro da gama de envolvimento da ferramenta e dos limites da máquina e da fixação. Evite o atrito com uma espessura de apara e uma geometria de aresta adequadas. Não existe uma profundidade mínima universal de acabamento para todas as ferramentas e qualidades de aço inoxidável.

Escolha fluido de corte ou maquinagem a seco em função da operação, da qualidade da ferramenta, do material e das orientações do fornecedor. O torneamento, a furação e a fresagem intermitente podem exigir estratégias térmicas e de controlo das aparas diferentes.

O fluido de corte de alta pressão bem direcionado pode melhorar o controlo das aparas em operações adequadas, mas a pressão, o caudal, a posição dos bicos, a filtragem e as características nominais do equipamento devem corresponder à ferramenta. Mais pressão nem sempre é melhor, e um limiar fixo de 1000 PSI não é um requisito geral.

A maquinagem a seco é adequada para algumas aplicações validadas de fresagem de aço inoxidável, enquanto muitos processos de torneamento e furação beneficiam de uma alimentação apropriada de fluido de corte. Siga a estratégia do fornecedor e evite ciclos térmicos descontrolados; o metal duro não falha necessariamente em segundos sem fluido de corte.

Os padrões de desgaste fornecem pistas para o diagnóstico, mas danos semelhantes podem ter causas diferentes. Inspecione a ferramenta em conjunto com os dados de corte, a formação das aparas, o arrefecimento e o estado da montagem antes de escolher uma ação corretiva.

A aresta postiça é material aderente à aresta de corte. Reveja a velocidade de corte, o estado da aresta, a geometria, o revestimento e a lubrificação; aumentar a velocidade pode ajudar em alguns casos, mas não é uma solução universal.

O desgaste de flanco é um modo de desgaste comum. Se progredir demasiado depressa, avalie a velocidade de corte, a qualidade, a abrasão, a carga na aresta e o arrefecimento, em vez de o atribuir apenas à velocidade.

O lascamento pode resultar de um envolvimento instável, sobrecarga, recorte de aparas, ciclos térmicos ou de uma preparação da aresta ou qualidade inadequada. Diagnostique a causa e ajuste o processo; uma qualidade mais tenaz, por si só, pode não resolver o problema.

O desgaste em entalhe surge frequentemente junto à linha de profundidade de corte e pode envolver material encruado, abrasão ou efeitos químicos. Alterar o envolvimento pode redistribuir o desgaste quando a geometria o permite, mas verifique também a qualidade, a preparação da aresta e as condições de corte.

O pós-processamento só é necessário quando o desenho ou os requisitos de serviço o exigem. Selecione o raio de ponta e o avanço em conjunto com a estabilidade e a geometria para obter o acabamento especificado; um raio maior e um avanço menor nem sempre são melhores. A passivação ou o eletropolimento respondem a requisitos distintos de superfície e corrosão e não são automaticamente necessários após cada operação de maquinagem.

A maquinagem bem-sucedida do aço inoxidável exige ferramentas e condições de corte adequadas à qualidade, ao estado do material, à operação e à montagem. Controle a formação das aparas, o desgaste e os efeitos térmicos, utilize a estratégia de fluido de corte especificada e verifique as dimensões e a qualidade superficial obtidas.

Escolha uma qualidade e um quebra-aparas recomendados pelo fornecedor para o 316, a operação e a estabilidade da montagem. Tanto as opções PVD como CVD podem ser adequadas. O teor de molibdénio, por si só, não determina a escolha do revestimento nem garante resistência ao lascamento.

O número de canais depende do diâmetro da fresa, do envolvimento, do espaço para as aparas e da capacidade da máquina. Quatro, cinco ou mais canais podem adequar-se a estratégias diferentes; compare as recomendações das ferramentas em vez de considerar cinco canais sempre melhores.

Verifique a evacuação das aparas, a alimentação de fluido de corte quando necessária, o avanço e a velocidade, o batimento, o alinhamento, a fixação e o estado da broca. A refrigeração interna pode ajudar quando especificada, mas não corrige todas as causas de quebra da broca.

Algumas qualidades e geometrias abrangem tanto o 304 como determinados aços inoxidáveis duplex, mas confirme a gama de materiais do fornecedor e utilize recomendações de corte distintas. O estado do material e a operação determinam a velocidade e a vida útil alcançável; alterar apenas a velocidade pode não ser suficiente.

Não existe um revestimento universalmente melhor para aço inoxidável. Selecione a qualidade completa, incluindo substrato, revestimento e preparação da aresta, para torneamento, fresagem ou furação e para o material em causa. Não deduza o desempenho apenas de uma designação AlTiN ou TiAlN.